Redes de Nueva Generación Área de Ingeniería Telemática

Tecnologías MAN, WAN y redes de acceso

Area de Ingeniería Telemática http://www.tlm.unavarra.es

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a Tecnologías en el acceso

•  Cableadas –  PSTN –  xDSL –  FTTx –  HFC –  PLC

•  Inalámbricas –  Satélite –  Fixed –  WiFi –  Celular –  FSO –  VLC

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a

•  Public Switched Telephone Network

•  Acceso a Internet •  Analógico (56Kbps) •  Digital (64Kbps, 128Kbps,

2Mbps, 34Mbps, 45Mbps)

PSTN como red de acceso

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E1

E1

. . . E2

E1

•  Agregación

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PSTN

xDSL: Dónde encaja •  xDSL: x-type Digital Subscriber Line

ATM

PSTN

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a Tipos

•  Sobre par trenzado telefónico (voice grade) (last/first mile) •  Bucle diseñado para 4KHz •  Algunas tecnologías basadas en modems •  Cierta compatibilidad hacia atrás con telefonía vocal •  Otras emplean CSU/DSU (transmisión digital) •  No requiere un nuevo cableado al usuario (diferencia con HFC y FTTH)

Tecnología Máx. Velocidad Distancia Medio HDSL T1/E1 3,66Km 2-3 pares Digital SHDSL Hasta 5.6Mbps ↑↓ 3,66Km 1-2 pares Digital ADSL 1.5-6,1Mbps ↓

16-640Kbps ↑ 5,5Km 1 par Analog.

ADSL2 8-12 Mbps ↓ 0,8-1Mbps ↑

2,5Km 1 par Analog.

ADSL2+ 24,5Mbps ↓ 1Mbps ↑

2,4Km 1 par Analog.

VDSL VDSL2

55Mbps ↓ 30Mbps ↑ 100Mbps ↓↑

300m-1,4Km 2,5Km

1 par Analog.

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a

ADSL

ATM

AAL5

LLC/ SNAP

Ethernet

DSLAM ATM (PPPoE)

SDH

?

SDH

ATM

AAL5

ADSL

ATM

SDH

ATM

Ethernet

LLC/ SNAP

Ethernet

Switch ATM DSLAM ATU-R Agregador

PPPoE

IP

PPPoE

IP

Ethernet

IP

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a

ADSL

ATM

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LLC

DSLAM ATM (PPPoA)

SDH

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ATM

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ATM

SDH

ATM

Ethernet

LLC

Switch ATM DSLAM ATU-R Agregador

PPP

IP IP

PPP

Ethernet

IP

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a DSLAM IP

Red de datos

Internet PSTN

•  Su interfaz de uplink no es ATM. Termina el PVC (…) •  Por ejemplo uplink Ethernet: cada usuario se mapea a una

VLAN diferente

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Ethernet 802.1Q

Ethernet 802.1Q

DSLAM IP

IP

ADSL

ATM

AAL5

LLC/ SNAP

ADSL

ATM Ethernet

IP

AAL5

LLC/ SNAP

Ethernet 802.1Q

Ethernet Ethernet

Ethernet

Ejemplo

IP

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a VoDSL

Internet PSTN

Voice over DSL •  Transporte de voz a la PSTN

empleando la banda de DSL •  Permite telefonía en tecnologías

que no soportan POTS •  Permite más de una línea

telefónica

•  Ejemplo: –  ATM ADSL –  PVC independiente para

cada línea telefónica –  AAL2, VBR-rt

•  Ejemplo: Voz sobre IP sobre ATM sobre DSL

Voice GW

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PSTN

Ejemplo: Subtendido

ATM

PSTN

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a Ejemplo: Subtendido

•  Uplink desde el subtendido nxE1 •  IMA

Redes de Nueva Generación Área de Ingeniería Telemática

FTTx

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a Fibra

•  FTTX = Fiber To The X •  Acercar la fibra al abonado •  FTTH = Fiber To The Home (hasta casa) •  FTTC = Fiber To The Curb (hasta la acera) •  FTTB = Fiber To The Building (hasta el edificio) •  FTTP = Fiber To The Premises •  FTTU = Fiber To The User •  FTTO = Fiber To The Office •  FTTCab = Fiber To The Cabinet •  Habitualmente en árbol •  Puede ser punto a punto

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a Fibra

PON = Passive Optical Network •  E-PON: Ethernet PON (802.3ah): 1Gbps, 10-20Km, Ethernet •  A-PON: ATM PON (G.983.1): 155Mbps-1.2Gbps, 20Km, ATM •  B-PON: Broadband PON (G.983.3): 155Mbps-1.2Gbps, 20Km, ATM •  G-PON: Gigabit PON (G.984.1): 155Mbps-2.4Gbps, 10-20Km, Ethernet •  XG-PON: 10G PON (G.987): 2.4-10Gbps, 60Km •  NG-PON2

OLTU

OLTU = Optical Line Terminal Unit ONU = Optical Network Unit

Splitter

ONUs

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a

•  802.3ah (ya es parte de 802.3) •  EFMC: Ethernet in First Mile for voice-grade Copper •  EFMF: Ethernet in First Mile using point-to-point Fiber topology •  EFMP: Ethernet in First Mile using point-to-multipoint topology,

based on Passive optical networks (PONs)

Ethernet in the First Mile

http://metroethernetforum.org/PDFs/EFMA/efm%20optical%20tutorial%20v3.pdf

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a EFM sobre cobre

•  Punto-a-punto, solo full-duplex •  Voice grade copper •  Los interfaces de ambos extremos son diferentes (CO side y CPE side)

pero velocidad simétrica •  2BASE-TL: 2Mb/s@2700m, mínimo 192Kb/s, máx 5.7Mb/s, basado en

SHDSL •  10PASS-TS: 10Mb/s@750m, basado en VDSL •  Son mínimos, equipos comerciales suelen soportar valores superiores

http://metroethernetforum.org/PDFs/EFMA/efm%20copper%20tutorial%20v2.pdf

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a Sobre Cobre

•  Conectables a otras Ethernet mediante puentes •  Puede usar bonding •  Mecanismos OAM

–  Monitorizar estado del enlace –  Emplea OAMPDUs que se multiplexan con las de datos –  Entre subnivel MAC y LLC

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a EFM sobre fibra

Punto-a-punto: •  100Mb/s y 1000Mb/s •  100BASE-LX10:

–  Dos SMF (10km)

•  100BASE-BX10: –  Una SMF –  Diferente λ cada sentido (10km)

•  1000BASE-LX10: –  Dos SMF (10km) o dos MMF

(550m)

•  1000BASE-BX10: –  Una SMF (10km)

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a EFM sobre fibra

EPON: •  Punto-a-multipunto pasiva •  Full-duplex •  Diferente λ uplink y downlink •  Los interfaces extremos son

diferentes (CO side y CPE side)

•  1000BASE-PX10: –  Monomodo, 10km

•  1000BASE-PX20: –  Monomodo, 20km

•  Al menos 1:16

•  O L T c o n t r o l a c u á n d o pueden transmisir las ONUs

•  MAC –  Modificado para p2mp –  No CSMA/CD –  MPCP (Multi-Point Control

Protocol)

IEEE 802.3

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a Sobre Fibra

Downstream

•  D i s c o v e r y p r o c e s s i n g : Descubrimiento de ONUs

•  Report procesings: peticiones de BW de ONU a la OLT

•  Gate processing: asignación de tiempos para transmitir en uplink

Upstream

•  TDMA

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a Tramas de control MPCP

•  Mismo tipo de tramas que para flow-control con 802.3x •  Ethertype 0x8808 •  Campo de 2 bytes para indicar la función de control concreta

IEEE 802.3

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a Ethernet OAM

•  Operation, Administration and Maintenance

•  802.3ah, opcional •  Compatible con cualquier

Ethernet full-duplex •  Objetivos:

–  Remote failure indication •  Indicar al otro extremo que

el camino de recepción del DTE local no funciona

–  Remote loopback –  Link monitoring

•  OAMPDU –  MAC Destino reservada,

filtrada –  Ethertype 0x8809 (Slow

Protocols)

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a 10G-EPON

•  802.3av-2009 •  Modificación a 802.3-2008 •  Extiende EPON:

–  10Gbps simétricos –  10Gbps downstream y 1Gbps upstream –  Compatible con 1Gbps EPON: Cambia capa física, no MAC –  Al menos 10 y 20Km (según velocidad) –  Split ratio de 1:16 y 1:32

https://www.ntt-review.jp/archive/ntttechnical.php?contents=ntr200906sf1.html

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a B-PON

•  Broadband PON •  G.983.x •  Downstream line rates: 155.52, 622.08 y 1244.16

Mbps •  Upstream line rates: 155.52 y 622.08 Mbps •  Simétricos o asimétricos (todas las combinaciones

con downtream ≥ upstream) •  Fibra monomodo (un par o una sola con WDM -

diplex) •  Split ratio de al menos 1:16 ó 1:32 •  Upstream TDMA •  Frame es básicamente un conjunto de celdas ATM

(mayor número a mayor velocidad)

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a B-PON

•  Frame es básicamente un conjunto de celdas ATM (mayor número a mayor velocidad)

•  Intercala celdas PLOAM (Physical Layer OAM) •  �Churning� en el downstream para conexiones punto-a-punto empleando clave

enviada por la ONU (al menos 1 por segundo) (evitar que una ONU lea el flujo de otra)

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a G-PON

•  Gigabit-capable Passive Optical Networks •  G.984.x •  Downstream 2.4 Gbps •  Upstream 1.2 ó 2.4 Gbps (simétrico o asimétrico) •  Máxima distancia de 10-20 Km (aceptaría hasta 60 Km) •  Considera split-ratio de 1:64 ó 1:128 •  Empleando una fibra única o un par •  Upstream TDMA •  Soporta transporte de ATM •  También encapsulado GEM

–  G-PON Encapsulation Method (no ATM) –  Transporte orientado a conexión –  Tramas de tamaño variable (por ejemplo Ethernet) –  Soporta fragmentación –  Varias clases de servicio

•  Puede transportar flujos TDM (de varias formas)

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a G-PON

•  Ejemplo

G.984.1

o VDSL2

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a XG-PON

•  10-Gigabit-capable Passive Optical Network •  También llamado NG-PON1 o XG-PON1 •  G.987.x •  Downstream 10 Gbps •  Upstream 2.4 Gbps •  Compatible con G-PON (diferentes wavelengths) •  Encapsulado XGEM (puede transportar por sobre él Ethernet o

MPLS) •  Hasta 60 Km

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a NG-PON2

•  40-Gigabit-capable Passive Optical Network •  G.989.1 (marzo-2013) “General requirements” •  G.989.2 (diciembre 2014) “Physical Media Dependent layer

specification” •  Mezcla de TDM y WDM, por lo que se le llama TWDM PON •  Básicamente 4 XG-PON empleando 4 longitudes de onda •  Downstream 40 Gbps (agregado) •  Upstream 10-40 Gbps (agregado) •  Hasta 60Km •  Split ratio de al menos 1:256 •  G.989.3 las modificaciones a la capa de convergencia (Transmission

Convergence) de G.987.3 publicada en julio de 2016

Redes de Nueva Generación Área de Ingeniería Telemática

Otras tecnologías de acceso cableadas

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a Cable: TV

•  Red CATV (Community Antenna TeleVision) •  En principio para resolver problemas de recepción en edificios •  Posteriormente auge al introducir canales enviados por satélite •  Añade acceso condicional (PPV) con RTB como canal de retorno •  FDM, canales de TV de 6-8MHz en 50-550MHz •  Posteriormente introducción de la TV digital •  Y de la tecnología óptica: HFC (Hybrid Fiber Coaxial)

Head End

Am

plif

icad

or Tap

Splitter

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a Cable: TV

•  Canal de retorno por el mismo coaxial •  Transmisión desde el usuario en la banda 5-50 MHz •  Con TV digital el transporte por fibra puede ser por ejemplo SDH •  Se puede transportar también telefonía mediante soluciones

propietarias (no está normalizado) •  Por ejemplo 30 canales TDM compartidos entre los abonados que

dependen de un mismo conversor óptico-eléctrico •  Aunque en ocasiones se han tendido pares de cobre en paralelo

Head End

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a Cable: Datos

•  Upstream 5-50 MHz, downstream 550-860 MHz •  DOCSIS = Data Over Cable Service Interface Specification •  De consorcio CableLabs pero aceptado por ITU y ETSI •  Especifica nivel físico y MAC •  Encapsulado MPEG •  Downstream: 30-50Mbps, Upstream: 10-30Mbps, por portadora •  Permite channel bonding

Head End

CMTS = Cable Model Termination System

CMTS

CableModem

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a Cable: red troncal

•  Un nodo primario atiende áreas de entre miles y decenas de miles de abonados

•  Un nodo primario sirve a 3-4 anillos secundarios •  En un anillo secundario hay 5-6 nodos secundarios •  Un nodo secundario da servicio a unos 2000 hogares

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a PLC

•  Power Line Communications •  Señal eléctrica es de 50-60Hz y gran amplitud •  Datos en frecuencias superiores

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Tecnologías de acceso inalámbricas

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a Satélite

•  Inicialmente transpodedores (repetidores radio) •  Comunicación bidireccional en soluciones VSAT (Very Small

Aperture Terminal) •  Amplia cobertura y rápida instalación •  Decenas o centenares de Mbps en sentido descendente •  Ha evolucionado para incluir conmutación a bordo

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a Satélite

•  En acceso doméstico, tradicionalmente upstream por otra tecnología, aunque también se puede hoy en día por satélite

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a Comunicaciones móviles celulares

•  1G analógica •  2G digital, en Europa GSM, datos en modo circuito a 9600 bps •  Extensiones 2.5G, por ejemplo GPRS (General Packet Radio

Service) o EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) •  3G UMTS en Europa (especificado por el 3GPP) •  Extensiones 3.5G HSDPA, HSUPA •  Equipos interconectados mediante red ATM •  LTE evolución a una red enteramente IP, incluido VoIP

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a Fixed Wireless

•  Microondas •  Varias frecuencias y anchos de banda •  Velocidad y distancia con relación inversa •  MMDS = Multichannel Multipoint Distribution Service

–  10Mbps, 55Km •  LMDS = Local Multipoint Distribution Service

–  150+Mbps, 5Km •  LMDS y MMDS soluciones propietarias

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a IEEE 802.16

•  Acceso inalámbrico de banda ancha en entornos metropolitanos •  WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) es un

programa del WiMAX Forum •  Ha evolucionado de requerir visión directa a no quererirla •  802.16e soporta movilidad (<120Km/h) y roaming •  Diferentes versiones en diferentes bandas (2-11 GHz, 10-66GHz) •  15-100 Mbps (diferentes versiones y BWs) •  De 1.5 a 50Km (según versiones) •  Se ve afectada por fenómenos atmosféricos en bandas altas

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a Wi-Fi

•  WISP (Wireless Internet Service Provider) •  Corta distancia •  802.11n, 802.11ac •  Banda ISM (Industrial, Scientific and Medical) •  Terminales 3G+Wi-Fi con posibilidad de cursar llamada por ambos

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a FSO

•  Free Space Optics –  BW muy superior (10Mbps a 2.5Gbps) –  4-6 Km

•  Para distancias más cortas: Infrarrojos

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a VLC

•  802.15.7-2011 Short-Range Wireless Optical Communication Using Visible Light •  VLC (Visible Light Communication) •  Longitud de onda 380-780nm, LEDs •  Velocidades de 11.67Kbps a 96Mbps